这是一个典型的几何分布问题。设 X 表示射击次数,则 X 的概率分布为:
P(X=k) = (1-p)^(k-1) * p
其中,k 表示第一次命中目标的射击次数。
期望 E(X) 可以通过以下公式计算:
E(X) = Σ k * P(X=k)
其中,Σ 表示对所有可能的 k 进行求和。
将上面的概率分布带入公式,得到:
E(X) = Σ k * (1-p)^(k-1) * p
这个求和式比较复杂,可以使用级数求和的方法来解决。具体地,我们可以对其进行变形,得到:
E(X) = p * (1 + 2(1-p) + 3(1-p)^2 + 4(1-p)^3 + ...)
这个式子右边的括号内是一个等比数列,可以用等比数列求和公式来计算。具体地,设 r=1-p,则有:
E(X) = p * [1/(1-r)] * [1 + 2r + 3r^2 + 4r^3 + ...]
这个式子右边的括号内是一个幂级数,可以用幂级数求和公式来计算。具体地,设 f(x) = x + 2x^2 + 3x^3 + 4x^4 + ...,则有:
f(x) = x + 2x^2 + 3x^3 + 4x^4 + ...
x * f(x) = x^2 + 2x^3 + 3x^4 + ...
(1-x) * f(x) = x + x^2 + x^3 + x^4 + ...
= x/(1-x)
因此,有:
f(x) = x/(1-x)^2
将 x=1-p 带入上式,得到:
E(X) = p * [1/(1-(1-p))]